电机控制时电量信号检测及信号处理研究
发布时间：2020-11-11 23:28
随着现代高新技术产业的发展,电机技术已逐渐成熟,它作为机电能量转换装置,普遍应用于国民经济各领域及人们的日常生活中。未来的电机将向高效率、高功率密度、高可靠性、低噪声以及良好的可控性和可替换性方向发展。除此之外电机控制也在向智能化的方向发展,智能化控制被应用于许多领域,因此电机控制下对电能质量的要求越来越高。由于非线性负载及电力电子元件的大量使用,会产生严重谐波污染,所以治理谐波显得尤为重要。这就要求有良好的算法去检测谐波,故本文采用FFT对电机谐波进行分析。本文首先介绍电信号的采样原理及硬件同步采样、软件同步采样、异步采样三种采样方法及实现方法。并根据建立电压电流等电量检测的相关数学模型,利用傅里叶变换得到电压和电流信号的频带特征、计算各频率电压和电流信号的特性(包括频率、幅值、相位、有效值)。针对快速傅里叶算法存在栅栏效应、频谱混叠、截断效应等问题,对FFT算法进行改进,提出一种加汉宁窗的FFT算法。同时针对该算法,本文利用MATLAB建立交-直-交变频仿真模型分析其谐波含量,用以检验算法的合理性。然后详细介绍模拟滤波器和数字滤波器的原理及异同,并利用MATLAB分别对二阶巴特沃斯低通模拟滤波器和FIR数字滤波器进行设计并分析滤波器的幅频和相频响应。同时运用MATLAB设计实例,建立SPWM逆变电路检验二阶巴特沃斯滤波器的滤波性能,利用FFT分析其谐波含量,得出经滤波后的波形为正弦波,其电压THD由64.39%降至1.47%,可知其滤波性能良好。最后本文实验部分所选电机为750W永磁同步电机。硬件设计部分选用DSP28335作为主控芯片,主要设计模块包括对信号检测电路的设计、A/D转换电路及外围电路的设计、锁相环的设计等;软件部分主要基于CCS软件编程实现控制相关的硬件电路从而达到电量信号检测及处理信号的目的。
【学位单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TM30
【部分图文】：
文着重介绍硬件同步采样、软件同步采样和异步步采样法名跟踪采样，单从字面意思即要求所采集电信号测交流信号的周期T 、每两点之间相隔的时间d来表示同步采样，它们满足数学关系式T = Nd。实期，所以需要保障采样截取区间与被测连续信号样是：由专门的硬件电路产生同步于被测信号的比的优点是它可以克服截断误差，大大的提升了 = Nd且 N > 2M(M 为被测信号所含最高次谐波次中采样周期与被测信号周期难以达到完全同步，信号会产生泄漏误差，故用硬件同步采样时需要电机控制，信号测量等行业能够高性能的完成信功能。其电路如图 2-1 所示。
x2(0)=x(1) x2(0) W0x2(1)=x(3)x2(2)=x(5)x2(3)=x(7)x2(1) W0x2(2) W0x2(3) W0x(4)x(5)x(6)x(7)4点DTF（奇数）图 2-2 8 点 FFT 蝶形图Fig. 2-2 8 point FFT butterfly figure明：若基于 FFT 运算的点为 32，根据上述理论知识，先数均为 16 个点的部分，然后再将 16 个点分成两个点为到达到最基本的 FFT 运算，对其加以计算，如图 2-3。( )1X k( )2X kkNW( ) ( )1 2kNX k +W X k( ) ( )1 2kNX k W X k图 2-3 基 2 蝶形运算图Fig. 2-3 base 2 butterfly diagram-4 所示为 8 点基 2 的 FFT 流程图。
20 130 122 1 1414 ( 1)4( 1)Rf QcRf c A Qc kc A Q cππ= = + = = + (3-9)3.1.2 二阶巴特沃斯低通滤波器设计实例基于 3.1.1 对巴特沃斯的详细介绍，并根据其推导参数公式(3-9)，特设计仿真参数如表 3-1。表3-1 有源滤波器仿真参数Table 3-1 Simulation parameters of active filter参数 数值 参数 数值 参数 数值截止频率cf /Hz 1500 电阻 R2/ kΩ 7.48 电容 c1/nf 10电阻 R1/ kΩ 7.48 电阻 R3/ kΩ 3.74 电容 c2/nf 40该部分采用 Matlab/Simcape 虚拟实验平台进行搭建，模型如图 3-2。其幅频和相频响应波特图如图 3-3 所示。
【参考文献】
本文编号：2879905
【学位单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TM30
【部分图文】：
文着重介绍硬件同步采样、软件同步采样和异步步采样法名跟踪采样，单从字面意思即要求所采集电信号测交流信号的周期T 、每两点之间相隔的时间d来表示同步采样，它们满足数学关系式T = Nd。实期，所以需要保障采样截取区间与被测连续信号样是：由专门的硬件电路产生同步于被测信号的比的优点是它可以克服截断误差，大大的提升了 = Nd且 N > 2M(M 为被测信号所含最高次谐波次中采样周期与被测信号周期难以达到完全同步，信号会产生泄漏误差，故用硬件同步采样时需要电机控制，信号测量等行业能够高性能的完成信功能。其电路如图 2-1 所示。
x2(0)=x(1) x2(0) W0x2(1)=x(3)x2(2)=x(5)x2(3)=x(7)x2(1) W0x2(2) W0x2(3) W0x(4)x(5)x(6)x(7)4点DTF（奇数）图 2-2 8 点 FFT 蝶形图Fig. 2-2 8 point FFT butterfly figure明：若基于 FFT 运算的点为 32，根据上述理论知识，先数均为 16 个点的部分，然后再将 16 个点分成两个点为到达到最基本的 FFT 运算，对其加以计算，如图 2-3。( )1X k( )2X kkNW( ) ( )1 2kNX k +W X k( ) ( )1 2kNX k W X k图 2-3 基 2 蝶形运算图Fig. 2-3 base 2 butterfly diagram-4 所示为 8 点基 2 的 FFT 流程图。
20 130 122 1 1414 ( 1)4( 1)Rf QcRf c A Qc kc A Q cππ= = + = = + (3-9)3.1.2 二阶巴特沃斯低通滤波器设计实例基于 3.1.1 对巴特沃斯的详细介绍，并根据其推导参数公式(3-9)，特设计仿真参数如表 3-1。表3-1 有源滤波器仿真参数Table 3-1 Simulation parameters of active filter参数 数值 参数 数值 参数 数值截止频率cf /Hz 1500 电阻 R2/ kΩ 7.48 电容 c1/nf 10电阻 R1/ kΩ 7.48 电阻 R3/ kΩ 3.74 电容 c2/nf 40该部分采用 Matlab/Simcape 虚拟实验平台进行搭建，模型如图 3-2。其幅频和相频响应波特图如图 3-3 所示。
【参考文献】
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10 仇志凌,熊蕊;基于改进型FFT算法的逆变器波形控制技术[J];电力电子技术;2004年04期
本文编号：2879905
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